Состав для хромирования стальных изделий

)5 С 23 С 10 О АВТОРСКОМУ ДЕТЕЛЬСТ ющем соотно ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССР(21) 4931835/02 (22) 25.04.91 46) 23.03,93, Бюл. Ф 11 (71) Институт структурной макрокинетики Р 2) Н,А.Рыбалова, Е.П,Костогоров, Н,Е,Сункина, А.Я,Малолетнев и Г,Н,Терентьев (56) Ляхович Л.С. и др. Применение метода металлотермии для химико-термической обработки. - Сб. Защитные покрытия на металлах, 1975, вып. 9, с, 17 - 24.(54) СОСТАВ ДЛЯ ХРОМИРОВАНИЯ СТАЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ (57) Использование: в машиностроении и других отраслях промышленности, Состав Изобретениеотносится к металлургии,в частности к химико-термической обработ-,ке, а именно к составам для хромирования,и может быть использовано в машиностроении и других отраслях промышленностидля повышения эксплуатационной стойкости деталей,Цель изобретения - интенсификацияпроцесса, повышение поверхностной твердости и уменьшение склонности к сколо- итрещинообразованию при термоциклировании, за счет плавного снижения микротвердости по глубине слоя,Для достижения поставленной цели всостав, содержащий оксид хрома, алюминий, активатор и инертный разбавитель, дополнительно вводят порошок кремния,оксид хрома и алюминий берут в малярномсоотношении 1;2, в качестве активатора -кристаллогидрат хлористого алюминия, а вкачестве инертного разбавителя - конечныйпродукт реакции восстановления оксида содержит, мас. 7 ь: смесь оксида хрома и ал юминия (в молярном соотношении 1:2) 37-42,5, порошок кремния 8 - 12, кристаллогидрат хлористого алюминия 1,5 - 3,5, конечный продукт реакции восстановления оксида хрома алюминием - остальное, Обработка изделий из среднеуглеродистых легированнь 1 х сталей в изобретенном составе обеспечивает повышение их поверхностной твердости, уменьшение склонности к сколо- и трещинообразованию при термоциклировании за счет плавного снижения микротвердости по глубине слоя при интенсификации процесса. 1 табл., 1 ил. хрома алюминием при следушении компонентов, мас.0:Смесь оксида хромаи алюминия 37-42,5 Порошок кремния 8-12Кристаллогидрат хлористого алюминия 1,5-3,5 Конечный продуктреакции восстановленияоксида хрома алюминием Остальное Введение кремния приводит к легированию хромового покрытия, повышению поверхностной твердости и уменьшению склонности к скола- и трещинообразованию за счет устранения градиента твердости по глубине слоя. Кроме того, кремний способствует интенсификации процесса, Нижнее значение (3 мас.0) определяет границу влияния элемента как легирующей добавки, способствующей повышению твердости и уменьшению склонности к сколо- и трещи- нообразованию, превышение верхней гра" 60 об/мин в течение 30 мино в смесительный барабяинертный разбавитель, зате салюминием, взятые в мол5 нии 1:2, кремний и кристаллстого алюминия. Такая посльнеобходима для предотвра. извольного возгорания смеП р и м е р, Хромироваи0 деталей, изготовленных из сстых сталей 50 РА, ЗОХН 2 МФА, проводят вреакторах из нержавеющей стали, Упаковкареактора проводится в следующем порядке;на дно реактора помещают слой смеси тол 5 щиной 20 - 30 мм, Затем укладывают слойдеталей так, чтобы расстояние до,стеноктигля было не менее 15-20 мм, а расстояниемежду деталями должно быть равно их толщине, Детали засыпают смесью, Расстоя 0 ние между слоями деталей должно быть неменее 20 мм, а от верхнего края до кромкиреактора не менее 40 мм. Сверху в реакторустанавливается трубка из жаростойкойстали, через которую в смесь производитсяподача аргона. Подготовленный к насыщению реактор помещается в печь и нагревается с ней до температуры - 600 С, послечего формирование покрытий производитсяв режиме самовоспламеняющегося высоко 0 температурного синтеза при тепловом самовоспламенении в течение 30-60 мин притемпературе 950 - 1050 С,.После окончанияпроцесса реактор вынимают из печи и охлакдают на воздухе, после чего смесь с об 5 работанными деталями высыпают наподдон,Поверхностную твердость и изменениетвердости по глубине слоя измеряли на микротвердометре ПМТпри нагрузке 50 г,0 Склонность к сколо- и трещинообразованию определяли при испытаниях термостойкости в режиме нагрева выше температуры Асз в течение 6 с с резким охлаждениемв воду,5 Интенсификациапо глубине металло м оценивалиметодом,ивые измене слоев намированииго (2) состаю процесс графически нения стали из из Анализ кр хромировднии блюдается ре микротвердост вание из изве плавному изм поверхности (Н основного мета ивых показыва из известного экий градиент и по глубине сло стного состава енению микрот 50 7000 МПа) д лла (Н 50 2800 М ет, что прсостава нзначеня. Хромирприводитердостио твердос 55 ии окницы (12 мас, Я,) ведет к резкому ухудшению эксплуатационных свойств покрытия, его рэстрескиванию и снижению твердости,Применение в качестве активатора кристаллогидрата хлористого алюминия способствует интенсификации процесса зэ счет ускорения доставки активных атомов хрома и кремния к поверхности обрабатываемых изделий за счет газотранспортной реакции переноса. Нижнее предельное значение (1,5 мас. О) обеспечивает минимально необходимую концентрацию элементов газовой фазы, от которой зависит скорость образования покрытий. Повышение верхнего предела (3,5 мас.) приводит к тому, что в состав покрытия входит элемент носителя, отрицательно влияющий на сколо- и трещинообразование.Оксид хрома и алюминий взяты в стехиометрии, т.е. в молярном соотношении 1;2 2 для получения чистых хрома и оксида алюминия. В. случае отклонения от стехиомет- .рии, например, если будет избыток оксида хрома и недостаток алюминия, то в результате реакции восстановления в смеси наря ду с хромом, оксидом алюминия будетнаходиться избыток оксида хрома. В результате цель изобретения достигнута не будет.В случае недостатка оксида хрома и избытка алюминия при насыщении наряду с диффу зией хрома будет наблюдаться диффузия алюминия, что отрицательно повлияет на сколо- и трещинообразование и уменьше-.ние термостойкости.Нижний предел содержания смеси оксида хрома с алюминием, взятых в мольном соотношении 1;2, (37 мас,) оп редел я ется минимальным количеством атомов хрома в результате полного превращения алюмотермической реакции восстановления. 4 Верхний предел (42,5 мас.о) ограничен резким повышением температуры реакции Олюмотермического восстановления и резкому уменьшению насыщающей способности, 4Инертный разбавитель, в качестве которого использован конечный продукт реакции . восстановления оксида хрома алюминием,предотвращает спекание смеси и ее налипание на поверхности изделия, 5Для экспериментальной проверки заявленного состава были подготовлены пять составов насыщенных, смесей, три из которых показали оптимальные результаты.Перед использованием все компоненты насыщающей смеси просушивают при температуре 80 - 100 С и измельчают, Смесь перед использованием перемешивается в барабанных смесителях емкостью 15-20 л при скорости вращения барабана чертеже представлены кр микротвердости по глуби 50 РА, полученных при хро естного (1) и предложенно1803471 Остальное Состав Со е жанне компонентов.мас Толщина покрытия,мкмактиватор СгзОз Сг 70 з ь А а мельком соотно шенин 1.2Д 17 ОЗ Известный Предложенныйй2 з 4 Запредельные6 52,3 13,3 гв.в 5400 200 Большое количество трещин и сколов37,0 40,0 42,5 53,5 47.5 зг,о в,о1 О,О1 г,о гоо.220 200 90 95 бвоо 7000 675 О 1.5 2.5 3,5 Трещины и сколы в слое отсутствуют гоо гоо 6000 БВОО 36,0 44,0 1.О5,0 ,60-65 60-62 Сколы отсутствуют, растрескива.ние пок ытия 7,О1 З,О 56,0 36.0 ь конечный продукт реакции восстановления оксида хрома,алюминием;к кристаллогидрат хлористого алюминия В таблице представлены сравнительные данные по интенсификации процесса, скола- и трещинообразованию при испытаниях на термостойкость.Обобщая результаты, представленные в таблице, и кривые микротвердости можно констатировать, что хромирование из предложенного состава приводит к увеличению поверхностной микротвердости, отсутствию сколо- и трещинообразования при термоциклировании, что связана с плавным изменением микротвердости по глубине слоя, Кроме того, достигается интенсификация процесса в 1,5-1,6 раза, Таким образом, представленные сведения свидетельствуют о достижении поставленной цели изобретения.Формула изобретения Состав для хромирования стальных изделий преимущественно из среднеуглеродистых легированных сталей, содержащий оксид хрома, алюминий, инертный разбавитель и активатор, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью интенсификации процесса.повышения поверхностной твердости и уменьшения склонности к сколо и урещинообразованию при термоциклироэании за 5 счет плавного снижения микротвердости поглубине слоя, он дополнительно содержит порошок кремния, в качестве активатора - кристаллогидрат хлористого алюминия, в качестве инертного разбавителя - конечный 1 О продукт реакции восстановления оксидахрома алюминием, а оксид храма и алюминий состав содержит в виде смеси при их молярном соотношении 1:2, при следующем СООТНОШЕНИИ КОМПОНЕНТОВ,МаС,суй:15 Смесь оксида хромаи алюминия 37-42,5 Порошок кремния 8-12Кристаллогидратхлористого алюминия 1,5 - 3,5 20 Конечный продуктреакции восстановления оксида хромаалюминием1803471 оставитель Н, Рыбалоехред М.Моргентал орректор В, Петрэш еда кто роизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 10 аказ 1035 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5